Технологія виробництва скляних дзеркал

Ім'я файлу: Пр-во_зеркал.doc
Розширення: doc
Розмір: 635кб.
Дата: 14.11.2021
скачати
Пов'язані файли:
Технология закал стекла.docx

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

„ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ”

Кафедра кераміки, вогнетривів, скла та емалей

Курсова робота за дисципліною

“Основи технології тугоплавких неметалевих і силікатних матеріалів”
Тема: Технологія виробництва скляних дзеркал.

ХАРКІВ – 2007 р.

1. Вступ.

Дзеркалом називають скло, покрите тонким шаром металу, що відбиває світло. У більшості дзеркал, що випускаються, шаром що відбиває є срібло, але, крім того, виготовляють дзеркала алюміновані, хромовані, золочені.

Галузь широко розвивається. Перспективами розвитку є: підвищення кількості корисно використовуваного срібла шляхом уведення різних розчинів; підвищення коефіцієнта відображення алюмінованих дзеркал, оскільки шар алюмінію механічно і хімічно більш стійкий, чим срібний.

Область застосування дзеркал дуже широка. Вони застосовуються в побуті як декоративні вироби, як відбивач світла. Також дзеркала використовують для виробництва меблів, що значно збільшує її привабливість і властивості. Дзеркала знаходять застосування в техніці, у медицині (гінекологічні дзеркала, зубні й ін.). Крім того, дзеркальний шар використовують для виготовлення ялинкових іграшок, термосів. Виготовлення оптичних дзеркал.

З цього можна зробити висновок, що дзеркала мають велике значення для народного господарства України. Свідченням цього є їхня широка область застосування в різних сферах діяльності людини.

2. Технологічна частина.

2.1. Асортимент виробів.

Дзеркала застосовують для різних цілей, унаслідок чого вони поділяються на: дзеркала побутові; дзеркала для меблів; дзеркала технічні й ін. Розміри регламентують тільки для меблевих дзеркал (по довжині 400 – 1500 мм, по ширині 200 – 600 мм). Дзеркала побутові і технічні роблять по затверджених еталонах.

Товщина срібного шару всіх дзеркал повинна бути не менш 0,15 мкм; товщина захисного мідного шару на покритті, що відбиває, повинна бути не менш 0,1 мкм, а захисного лакового або емалевого покриття – не менш 40 мкм. Захисні покриття не повинні відшаровуватися від шару, що відбиває, при нормальній експлуатації дзеркала. Коефіцієнт відображення світла від дзеркал зі срібним шаром задають у межах 0,87 – 0,9. Дзеркала повинні бути вологостійкими. Їх виготовляють з термічно полірованого скла товщиною 4 – 7,6 мм.
Т

ехнологічна схема виробництва скляних дзеркал
Обираємо хімічний склад скла, мас. %: SiO₂ – 73; Al₂O₃ – 1; CaO – 9; MgO – 3,6; Na₂O – 13,4.
2. Характеристика сировинної бази виробництва.

Для виробництва полірованого скла для виготовлення дзеркал використовуються наступні сировинні матеріали: пісок, кальцинована сода, крейда, доломіт і технічний глинозем. У складі скла повинне бути велика кількість лужних оксидів, тому що на таких стеклах срібна плівка виявляється раніш і швидше.

Для виготовлення полірованого скла використовують найбільш чисті сировинні матеріали для забезпечення високої прозорості і пропущення світла. Цим будемо керуватися при виборі сировини.

Пісок Часов`ярський (Донецької обл.) містить 99,75 мас. % кремнезему і 0,2 % домішок. Зміст оксиду заліза 0,01 мас %, що відповідає припустимій нормі.

Припустимий зміст оксиду заліза в полірованому склі – 0,05 мас. %.

Мінералогічна сполука пісків різнорідна. У Часов`ярських пісках зміст кварцу досягає 99 %. З мінералів легкої фракції зустрічаються польовий шпат до 10 %, каолініт, глауконіт, мусковіт і ін.

Таблиця 1. Зерновій склад Часов`ярських пісків (%)

Розмір зерен у мм
Більш 0,833	Від 0,833 до 0,589	Від 0,589 до 0,417	Від 0,417 до 0,295	Від 0,295 до 0,208	Від ,208 до 0,147	Від 0,147 до 0,124	Від 0,124 до 0,104	Від 0,104 до 0,074	Від 0,074 до 0,053	Менш 0,053
-	0,14	1,58	11,68	44,18	33,15	8,04	0,86	0,26	0,09	0,02

Кальцинована сода гігроскопічна і тому її варто зберігати в критих, сухих і добре вентильованих приміщеннях. Синтетична сода, призначена для скляної промисловості, повинна містити вуглекислого натрію в прожареному продукті не менш 99 %, хлоратів у перерахуванні на NaCl не більш 0,8 %; утрати при прожарюванні не повинні бути більш 2,2 %.

Варіння скла із содової шихти значно простіше і економічніше тому що: 1) із соди переходять у скло більше Na₂O; 2) не потрібне додавання відновлювача; 3) реакція між кремнеземом і сульфатом протікає при більш високій температурі.

Крейду візьмемо Ямського родовища (Донецької обл.), оскільки він підходить по хімічному складу і місцезнаходженню.

Крейда – м'яка, осадова, мікрозерниста, слабоцементована порода, що складається в основному з дрібних кістякових частин і панцирів найпростіших організмів. Оксиди заліза додають крейді жовтуватий колір. Зміст основної речовини – вуглекислого кальцію – повинний бути не менш 98 %, оксидів заліза – не більш 0,2 %.

Доломіт– гірська порода, що складається в основному з мінералу доломіту і домішок. Доломіти завжди містять домішки SiO₂, Al₂O₃ і Fe₂O₃. Зміст оксидів, що допускається, заліза не більш 0,3 %.

Карбонатні матеріали поставляються на завод у виді великих шматків.

Технічний глинозем містить до 99 % Al₂O₃.

Скляний бій завантажують у печі в кількості 25 – 30 % від загальної кількості шихти і бою для прискорення процесу варіння. Розмір шматків бою складає менш 10 мм, якщо бій є компонентом шихти.
Таблиця 2. Хімічний склад сировини

Сировина	Вміст оксидів, мас.%
	SiO₂	TiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	CaO	MgO	Na₂O	K₂O	B₂O₃	В.п.п.
Пісок Часов`ярський (Донецька область)	99,75	-	0,1	0,01	0,01	-	-	-	-	0,13
Кальцинована сода	-	-	-	-	-	-	58,5	-	-	41,5
Крейда Ямська (Донецька обл.)	1,2	-	-	0,09	54,5	0,4	-	-	-	43,81
Сировина	Вміст оксидів, мас.%
	SiO₂	TiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	CaO	MgO	Na₂O	K₂O	B₂O₃	В.п.п.
Доломіт Ям ской (Донецька обл.)	2	-	1	0,2	30	20	-	-	-	46,8
Технічний глинозем	0,23	-	97,7	0,03	-	-	-	-	-	2,04

Хімічний склад полірованого скла близький до сполук звичайних листових стекол, % по масі: SiO₂ – 73; Al₂O₃ – 1; CaO – 8,6 – 9; MgO – 3,2 – 3,6; Na₂O – 13,4 – 13,5. Застосовувані в різних країнах скла по хімічних складах мало відрізняються друг від друга, тому що практично у всіх країнах поліроване скло виробляється за єдиною технологією.
2. Розрахункова частина

Хімічний склад сировинних матеріалів для виготовлення скла:

Таблиця 3. Хімічний склад сировинних матеріалів

Сировина	Вміст оксидів, мас.%
	SiO₂	TiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	CaO	MgO	Na₂O	K₂O	B₂O₃	В.п.п.
Пісок Часов`ярський (Донецька область)	99,75	-	0,1	0,01	0,01	-	-	-	-	0,13
Кальцинована сода	-	-	-	-	-	-	58,5	-	-	41,5
Крейда Ямська (Донецька обл.)	1,2	-	-	0,09	54,5	0,4	-	-	-	43,81
Доломіт Ямський (Донецька обл.)	2	-	1	0,2	30	20	-	-	-	46,8
Технічний глинозем	0,23	-	97,7	0,03	-	-	-	-	-	2,04

3. Кількість скла, що необхідно отримати – 5 тис. м².

Розрахунок.

1) Na₂O вводиться у склад скла содою. Її кількість у шихті:

100 м.ч. соди – 58,5 м.ч. Na₂O

х м.ч. соди – 13,4 м.ч. Na₂O

х=

м.ч. соди

Враховуючи, що 3 % соди при температурі варки скла звітрюється, потрібно ввести в шихту соди на 3 % більше, а саме:

22,91  1,03 = 23,60 м.ч. соди.

2) MgO вводиться у скло доломітом. Визначаємо кількість доломіта в шихті, необхідну для введення у скло 3,6 м.ч. MgO:

100 м.ч. доломіта – 20 м.ч. MgO

х м.ч. доломіта – 3,6 м.ч. MgO

х=

м.ч. доломіта.

Розрахуємо кількість інших компонентів, які увійдуть у склад скла з 18 м.ч. доломіта:

SiO₂ – 18  2 : 100 = 0,36 м.ч.

Al₂O₃ – 18  1 : 100 = 0,18 м.ч.

CaO – 18  30 : 100 = 5,4 м.ч.

Fe₂O₃ – 18  0,2 : 100 = 0,036 м.ч.

3) CaO вводиться у скло крейдою. Визначаємо кількість крейди у шихті, необхідну для введення у скло оксиду кальцію, враховуючи кількість CaO, яка введена доломітом:

100 м.ч. крейди – 54,5 м.ч. CaO

х м.ч. крейди – (9 – 5,4) м.ч. CaO

х=

м.ч. крейди

Кількість інших компонентів, які увійдуть у склад скла з 6,61 м.ч. крейди:

SiO₂ – 6,61  1,2 : 100 = 0,08 м.ч.

MgO – 6,61  0,3 : 100 = 0,02 м.ч.

Fe₂O₃ – 6,61  0,09 : 100 = 0,0059 м.ч.

4) SiO₂ вводиться у склад скла піском. Визначаємо кількість піску в шихті, необхідну для введення в скло SiO₂, враховуючи кількість SiO₂, яка введена доломітом та крейдою:

100 м.ч. піска – 99,75 м.ч. SiO₂

х м.ч. піска – 73 – (0,08 + 0,36) м.ч. SiO₂

х=

м.ч. піска.

З такою кількістю піску у склад скла увійде:

Al₂O₃ – 72,74  0,1 : 100 = 0,07 м.ч.

CaO – 72,74  0,01 : 100 = 0,0072 м.ч.

Fe₂O₃ – 72,74  0,01 : 100 = 0,0072 м.ч.

5) Al₂O₃ вводиться у скло технічним глиноземом. Визначаємо кількість технічним глинозему в шихті, необхідну для введення в скло Al₂O₃, враховуючи кількість Al₂O₃, яка введена доломітом та піском:

100 м.ч. глинозему – 97,7 м.ч. Al₂O₃

х м.ч. глинозему – 1 – (0,07 + 0,18) м.ч. Al₂O₃

х=

м.ч. глинозему.

З такою кількістю технічного глинозему у склад скла увійде:

SiO₂ – 0,77  0,23 : 100 = 0,002 м.ч.

Fe₂O₃ – 0,77  0,03 : 100 = 0,00023 м.ч.

K₂O – 0,77  0,5 : 100 = 0,0039 м.ч.

Таким чином, склад шихти становить:

соди – 23,60 м.ч.;

доломіта – 18 м.ч.;

крейди – 6,61 м.ч.;

піску – 72,74 м.ч.;

технічного глинозему – 0,77 м.ч.;

разом шихти: 121,72 м.ч.

6) Теоретичний склад скла.

Таблиця 34 Теоретичний склад скла (м.ч.)

Матеріал	Кількість матеріалу в шихті, м.ч.	Кількість оксидів, що вносяться у скло сировиною, м.ч.														Разом,м.ч.
		SiO₂		Al₂O₃			MgO		CaO	Fe₂O₃			K₂O		Na₂O
Сода кальцинована	23,60	-			-	-			-	-		-			13,4	13,4
Доломіт Ямський (Донецька)	18	0,36			0,18	3,6			5,4	0,036		-			-	9,58
Матеріал	Кількість матеріалу в шихті, м.ч.	Кількість оксидів, що вносяться у скло сировиною, м.ч.														Разом,м.ч.
		SiO₂	Al₂O₃			MgO			CaO	Fe₂O₃		K₂O			Na₂O
Крейда Ямська (Донецька обл.)	6,61	0,08		-		0,02			3,6	0,0059	-				-	3,71
Пісок Часов`ярський (Донецька область)	72,74	72,56		0,07		-			0,0072	0,0072	-				-	72,64
Технічний глинозем	0,77	0,002		0,75		-			-	0,0002	0,0039				-	0,76
Разом:	121,72	73,002		1		3,62			9,0072	0,0493	0,0039				13,4	100,09
У перерахунку на 100 м.ч.	121,61	72,94		1		3,62		9		0,049	0,0039			13,39		100

7) Розрахунок виходу скла і втрат на угар та звітрення:

100 м.ч. скла – 121,61 м.ч. шихти

х м.ч. скла – 100 м.ч. шихти

х=

м.ч. скла.

100 м.ч. шихти – 82,23 м.ч. (вихід скла) = 17,77 м.ч. (втрати на угар та звітрення).

8) Потрібно отримати 5000 м² скла.

m = V  

 (скла) = 2580 кг/м³

V (1 м² скла) = 1  1  6  10^-3 = 6  10^-3 м³ (6 – товщина скла в мм).

Звідси m (1 м² скла) = 2580  6  10^-3 = 15,48 кг.

m (5000 м² скла) = 15,48  5000 = 77400 кг = 77,4 т.

Розрахуємо кількість шихти та сировинних матеріалів для виготовлення 77,4 т скла:

100 т скла – 121,61 т шихти

77,4 т скла – х т шихти

х=

т шихти.

Соди -

т

Доломіта -

т

Крейди -

т

Піску -

т

Технічного глинозему -

т
Підготовка сировинних матеріалів.

Підготовка піску. Пісок попередньо промивають у конусах, що класифікують, гідромеханічних класифікаторах. При промиванні зміст заліза в піску знижується на 25 – 30 %. Далі пісок сушать у сушильних барабанах. Температура сушіння піску 700 – 800 ⁰С. Температура висушеного піску 85 – 90 ⁰С. Після сушіння пісок просівають. При просіванні з піску видаляють великі зерна і включення (сітка № 08). Далі пісок піддається магнітної сепарації. Просіяний пісок зберігають у бункерах або силосах.

Підготовка доломіту і крейди. Крейда навіть при вологості 10 – 15 % стає м'якому і липким, тому його, як правило, не піддають дробленню. Якщо крейда надходить на завод у великих шматках, його розрізають лопатою на більш дрібні шматки, сушать, розмелюють і просівають.

Доломіт зі складу грейферним краном завантажують у прийомний бункер, відкіля лотковим живильником передають у щокову дробарку.

Для сушіння доломіту і крейди застосовують ті ж сушильні барабани. Температура сушіння крейди і доломіту не повинна перевищувати 400 ⁰С, при більш високих температурах починається термічна дисоціація цих матеріалів.

Для тонкого помелу матеріалів використовують кульові млини. Завантаження в кульовий млин здійснюється стрічковим живильником із проміжного бункера.

Після помелу матеріали елеватором подають на контрольний просів, відсівання з гуркоту по тічці повертаються в помольні агрегати, а придатний продукт шнеком розподіляється по бункерах або силосах. Доломіт просівають через сито із сіткою № 09, а крейду – через сито із сіткою № 1,1.

Для видалення апаратурного заліза матеріали після просівання піддають магнітної сепарації.

Підготовка соди. Сода надходить на заводи в мішках. Зі складу мішки із содою доставляються електропогрузчиком до установки для розтарювання.

Тут вони механічно розпорюються, і сода транспортується до елеватора, що подає неї на двухситний гуркіт із ситами (сітка № 1,1). Матеріал, що пройшов через сита, надходить у бункер, а відсівання направляються на домол у молоткову дробарку. Транспортування просіяної соди в силос для збереження здійснюють пневмотранспортом.

Підготовка глинозему. Глинозем підготовляють так само як соду.

Підготовка скляного бою. Бій ретельно очищають від сторонніх домішок і шматків скла з включеннями великого каменю. Після бій піддається електромагнітної сепарації для видалення залозистих включень. Далі бій промивають у спеціальних боємийках. Бій скла рекомендується подрібнювати і вводити в змішувач як компонент шихти з крупністю шматків менш 10 мм. Для дроблення використовується щоковя дробарка.

Готування шихти.

Вимоги до шихти. Зерновий склад повинний бути однорідним для кожного виду сировини. При тонкому здрібнюванні сировини поліпшується однорідність шихти. Ніж тонше подрібнюються, тим менше вона розшаровується.

Вологість. Волога сприятливо впливає на однорідність шихти. Сухі матеріали погано перемішуються, тому шихта швидко розшаровується. Варто воложити пісок, а до нього додавати інші матеріали в сухому стані і потім усі перемішувати. Волога рівномірно розподіляється навколо зерен піску, утворюючи водяну плівку. У результаті цього кварцові зерна покриваються тонким шаром соди, що підвищує реакційну здатність шихти. Вологість содової шихти повинна бути в межах 3 – 5 %.

Зміст газів. Шихта повинна містити визначену кількість газів, здатних виділятися в результаті термічної дисоціації компонентів, у противному випадку стекло виявляється погано очищеним і свілеватим. Для гарного освітлення скла воно повинно містити не менш 15 і не більш 20 % газоподібних.

Якість і тривалість перемішування. У залежності від конструкції й обсягу змішувача тривалість перемішування складає 2 – 5 хв. Зважування компонентів шихти повинне проводитися з точністю ± 0,3 %.

Спосіб транспортування. Щоб уникнути розшарування шихти, необхідно максимально скоротити шлях її транспортування і стежити за тим, щоб на цьому шляху було якнайменше струсів. У найменшому ступені шихта розшаровується при транспортуванні її в контейнерах або в спеціальних вагонетках.

Збереження. Не слід створювати великих запасів, тому що при тривалому збереженні шихта злежується, що може викликати розшарування. Ефективними способами боротьби з розшаровуванням є її брикетування і гранулювання.

Однорідність шихти. Сировинні матеріали повинні бути добре висушені. Висушені матеріали можуть мати вологість: пісок 0,1 – 0,2 %, крейда і доломіт 0,2 – 0,4 %. Використання матеріалів з перемінною вологістю порушує однорідність скломаси.

Найбільш сучасним є автоматизований процес готування шихти за лінійною схемою. Оброблені сировинні матеріали зберігаються в силосах або бункерах, встановлених в один ряд. Під кожним бункером змонтовані автоматичні ваги, під якими встановлений загальний стрічковий транспортер.

Терези відважують сировинні матеріали, що зсипаються на стрічковий транспортер і далі в змішувач.

Після засипання в змішувач піску туди подається вода, обсяг якої відмірюється автоматичним дозатором. Через заданий час після зволоження транспортер подає в змішувач інші компоненти. Після перемішування шихти в змішувач подають з бункера зважену порцію дробленого бою скла, і шихта якийсь час додатково перемішується з боєм. Установлюють три бункери готової шихти: з них один наповнюється, другий є видатковим, а третій – резервним. Новий цикл відважування починається тільки після того, як усі компоненти попереднього схилу завантажені в змішувач.

До завантажників ванної печі шихта подається спеціальними візками за допомогою електровоза або електрокари.
Висновки.

Розглянута технологія виробництва дзеркал. Обрано хімічний склад полірованого скла, що відповідає вимогам даного виробництва.

Обрана сировина відповідає вимогам хімічного складу скла, допустимої кількості домішок. Крім того, усі сировина знаходиться близько одна від одної, що виключає значні витрати на його транспортування.

Обрано пісок Часов`ярського родовища (Донецька область), крейда Ямського родовища (Донецька область), доломіт Ямський (Донецька область) і технічні продукти: глинозем і сода кальцинована.

ПЕРЕЛІК ДЖЕРЕЛ ІНФОРМАЦІЇ.

1. Химическая технология стекла и ситаллов / Под ред. Павлушина Н.М. – М.: Сторойиздат, 1983. – 432 с.

2. Технология стекла / Под ред. И.И. Китайгородского. – М.: Сторойиздат, 1967. – 564 с.

3. Л.М. Бутт, В.В. Полляк. Технология стекла. – М.: Сторойиздат, 1971. – 368 с.
скачати

© Усі права захищені
написати до нас